წარმოგიდგენთ სილიკონის ფოტონურ მახ-ზენდეს მოდულატორსMZM მოდულატორი
ისმაჩ-ზენდე მოდულაციაr არის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი 400G/800G სილიკონის ფოტონურ მოდულებში გადამცემის ბოლოში. ამჟამად, მასობრივი წარმოების სილიკონის ფოტონური მოდულების გადამცემის ბოლოში არსებობს მოდულატორების ორი ტიპი: ერთი ტიპია PAM4 მოდულატორი, რომელიც დაფუძნებულია ერთარხიან 100 გბიტ/წმ სამუშაო რეჟიმზე, რომელიც აღწევს 800 გბიტ/წმ მონაცემთა გადაცემას 4-არხიანი / 8-არხიანი პარალელური მიდგომით და ძირითადად გამოიყენება მონაცემთა ცენტრებსა და გრაფიკულ პროცესორებში. რა თქმა უნდა, ერთარხიანი 200 გბიტ/წმ სილიკონის ფოტონური Mach-Zeonde მოდულატორი, რომელიც კონკურენციას გაუწევს EML-ს 100 გბიტ/წმ სიჩქარით მასობრივი წარმოების შემდეგ, არ უნდა იყოს შორს. მეორე ტიპიაIQ მოდულატორიგამოიყენება დიდ მანძილზე კოჰერენტულ ოპტიკურ კომუნიკაციაში. ამ ეტაპზე ნახსენები კოჰერენტული ჩაძირვა ეხება ოპტიკური მოდულების გადაცემის მანძილს, რომელიც მერყეობს ათასობით კილომეტრიდან მეტროპოლიტენის მაგისტრალურ ქსელში, ZR ოპტიკურ მოდულებამდე, 80-დან 120 კილომეტრამდე დიაპაზონში და მომავალში 10 კილომეტრამდე დიაპაზონში LR ოპტიკურ მოდულებამდეც კი.
მაღალი სიჩქარის პრინციპისილიკონის მოდულატორებიშეიძლება დაიყოს ორ ნაწილად: ოპტიკა და ელექტროენერგია.
ოპტიკური ნაწილი: ძირითადი პრინციპია მახ-ზეუნდის ინტერფერომეტრი. სინათლის სხივი გადის 50-50 სხივის გამყოფში და ხდება სინათლის ორ თანაბარი ენერგიის მქონე სხივად, რომლებიც აგრძელებენ გადაცემას მოდულატორის ორ მკლავში. ერთ-ერთ მკლავზე ფაზის კონტროლით (ანუ სილიციუმის გარდატეხის ინდექსი იცვლება გამათბობლით ერთი მკლავის გავრცელების სიჩქარის შესაცვლელად), საბოლოო სხივის კომბინაცია ხორციელდება ორივე მკლავის გასასვლელში. ინტერფერენციის ფაზის სიგრძის (სადაც ორივე მკლავის პიკები ერთდროულად აღწევს ერთმანეთს) და ინტერფერენციის გაუქმება (სადაც ფაზური სხვაობა 90°-ია და პიკები ღარების საპირისპიროა) მიღწევა შესაძლებელია ინტერფერენციის გზით, რითაც მოდულირდება სინათლის ინტენსივობა (რაც ციფრულ სიგნალებში შეიძლება გავიგოთ, როგორც 1 და 0). ეს არის მარტივი გაგება და ასევე პრაქტიკული სამუშაო წერტილის მართვის მეთოდი. მაგალითად, მონაცემთა კომუნიკაციაში, ჩვენ ვმუშაობთ წერტილში, რომელიც პიკზე 3dB-ით დაბალია, ხოლო კოჰერენტულ კომუნიკაციაში ვმუშაობთ არარსებულ წერტილში. თუმცა, გამომავალი სიგნალის გასაკონტროლებლად ფაზური სხვაობის გათბობისა და სითბოს გაფრქვევის გზით კონტროლის ეს მეთოდი ძალიან დიდ დროს მოითხოვს და უბრალოდ ვერ აკმაყოფილებს ჩვენს მოთხოვნას, რომელიც 100 გბ/წმ-ით გადაცემის შესახებაა საჭირო. ამიტომ, ჩვენ უნდა ვიპოვოთ გზა მოდულაციის უფრო სწრაფი სიჩქარის მისაღწევად.
ელექტრული სექცია ძირითადად შედგება PN შეერთების სექცია, რომელიც უნდა ცვლიდეს რეფრაქციული ინდექსის მაღალ სიხშირეზე და მოძრავი ტალღის ელექტროდის სტრუქტურისგან, რომელიც შეესაბამება ელექტრული და ოპტიკური სიგნალის სიჩქარეს. რეფრაქციული ინდექსის შეცვლის პრინციპია პლაზმური დისპერსიის ეფექტი, ასევე ცნობილი როგორც თავისუფალი მატარებლების დისპერსიის ეფექტი. ეს ეხება ფიზიკურ ეფექტს, რომლის დროსაც ნახევარგამტარულ მასალაში თავისუფალი მატარებლების კონცენტრაციის ცვლილებისას, მასალის საკუთარი რეფრაქციული ინდექსის რეალური და წარმოსახვითი ნაწილებიც შესაბამისად იცვლება. როდესაც ნახევარგამტარულ მასალებში მატარებლების კონცენტრაცია იზრდება, მასალის შთანთქმის კოეფიციენტი იზრდება, ხოლო რეფრაქციული ინდექსის რეალური ნაწილი მცირდება. ანალოგიურად, როდესაც ნახევარგამტარულ მასალებში მატარებლები მცირდება, შთანთქმის კოეფიციენტი მცირდება, ხოლო რეფრაქციული ინდექსის რეალური ნაწილი იზრდება. ასეთი ეფექტის გამოყენებით, პრაქტიკულ გამოყენებაში, მაღალი სიხშირის სიგნალების მოდულაცია შეიძლება მიღწეული იქნას გადამცემ ტალღამძღოლში მატარებლების რაოდენობის რეგულირებით. საბოლოოდ, გამოსასვლელ პოზიციაზე ჩნდება 0 და 1 სიგნალები, რომლებიც სინათლის ინტენსივობის ამპლიტუდაზე მაღალსიჩქარიან ელექტრულ სიგნალებს ტვირთავენ. ამის მიღწევის გზაა PN შეერთება. სუფთა სილიციუმის თავისუფალი მატარებლები ძალიან ცოტაა და რაოდენობის ცვლილება არასაკმარისია გარდატეხის ინდექსის ცვლილების დასაკმაყოფილებლად. ამიტომ, გარდატეხის ინდექსის ცვლილების მისაღწევად, აუცილებელია გადამცემ ტალღამტანში მატარებლების ბაზის გაზრდა სილიციუმის დოპირებით, რითაც მიიღწევა უფრო მაღალი სიჩქარის მოდულაცია.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 12 მაისი